灌漑ポンプの選定：流量・全動揚程を計算する

灌漑ポンプの容量選定は、同時に達成すべき流量と全揚程の二つの数値から始まります。 流量は、同時に運転する区画に供給します。 揚程は、水を持ち上げ、損失を克服し、最も厳しい吐出口で十分な圧力を残すエネルギーを与えます。 モーター定格やポンプ最大流量だけでは、農場に十分な水が供給されるかは分かりません。 以下のワークシートで求める例示の運転条件は 揚程 41 m で 36 m³/hを確認し、その後で、それを変える条件を試験します。

エンジン、ポンプ、吐出管を備えた灌漑井戸の設備。 写真：Charles Palmer / USGS、パブリックドメイン。

同時稼働区画の流量と一日の水需要を別々に計算する

各灌漑区画、指定運転圧力での設計流量、同時に運転する区画を列挙してください。 各 18 m³/h を必要とする区画二つには、次が必要です： 2 × 18 = 36 m³/h。 運転計画で同時に二区画しか動かさない場合、農場の全区画を加算してはいけません。 同様に、バルブ切り替えが重なる、または灌漑中にフィルター逆洗を行う予定では、別の流量要件を評価する必要があります。

一日の水量収支を独立に確認します。 灌漑の給水要求を 240 m³/day、利用可能な揚水時間を 8 時間と仮定します。 240 ÷ 8 = 30 m³/h。 この平均必要量は、同時需要の 36 m³/h に代わるものではありません。 確認した供給流量 36 m³/h では、 240 ÷ 36 = 6.67 時間で、残りは約 8 − 6.67 = 1.33 時間 未割り当てです。 切り替え、洗浄、逆洗、中断でその時間を使う場合があり、自動的な安全余裕ではありません。

240 m³ は仮定の供給水量であり、作物への推奨ではありません。 自分の収支が正味の根域需要か総送水量かを確認し、補助用水を一貫して扱います。 Rivulis のポンプ吐出量の説明は、一日の必要量と利用可能な運転時間を関連付けています。 当社の 点滴テープの流量・圧力・区画分けガイド は、まずブロックの灌漑予定を定めるのに役立ちます。

全揚程のワークシートを作成する

明確な計算境界を選びます。 この例では、水は揚水状態の開放水源の水面から始まり、水理要求が最も厳しいドリッパーの入口で終わります。 その境界での速度水頭差は無視できると仮定します。 水源が加圧されている、出口が噴流である、境界速度が重要な場合は、設計者がそのエネルギー項を含める必要があります。

この方法は、Rivulis のポンプ揚程モジュールに示された成分別計算に従います。 ワークシートの横に表示付き図面を置き、すべての高低差と損失を同じ水理経路に対応させます。 最も厳しい条件の吐出口は、遠方、高所、抵抗の大きい機器の先にある場合がありますが、必ずしも最も遠い吐出口ではありません。

揚水時の水位を使い、吸上げ高さの二重計上を避ける

全実揚程は運転中の水面から測り、ポンプの基部や井戸の底からと決めつけてはいけません。 水源水面がポンプ基準点より 4 m 低く、吐出器入口が 8 m 高い場合、全上昇高さは 4 + 8 = 12 m。 その 12 m を入力した後で、吸込高さとしてさらに 4 m を加えると、同じ標高差を二重に数えることになります。

揚水中の水位と、根拠のある季節最低水位を記録します。 井戸の掘削深度から、揚水中の水位や持続可能な供給量は分かりません。 水位低下量は、吐出量と揚水時間によって変わります。 水理計算とともに、水源能力を確認します。 灌漑水源ガイド 井戸、池、その他の供給源を比較するための背景情報を提供します。

各配管が実際に運ぶ流量で損失を計算する

8 m の管路損失の見込み値は計算用の仮置きであり、すべての設置に適用する割合ではありません。 管の内径、材質、長さ、経路、流量を記録します。 分岐前の主管には総流量 36 m³/h が流れ、分岐後の各ブロック給水管には 18 m³/h が流れる場合があります。 複数の吐出口がある支管では下流に向かって流量が減るため、それに適した計算が必要です。 継手を部品の損失見込みに含めている場合は、管路の合計に重ねて計上しないでください。

対象流量での弁とフィルターの損失曲線を読み取ります。 該当する場合は、選定した圧力調整器に必要な運転差圧を、二重計上せずに含めます。 対象が PE フラットホース選択したサイズの水理データ・圧力限界を入手します。 対象が 砂ろ材フィルターについては、清浄時と許容負荷時の損失、逆洗要件を入手します。 製品カテゴリー名だけでは、これらの値は決まりません。

清浄なフィルター、汚れたフィルター、低い水位で試験する

一つの運転点が示すのは、一つの条件です。 以下の比較では、流量を 36 m³/h、残余揚程を 15 m、配管損失を 8 m に固定しています。 水位低下により静揚程が 3 m 増加し、フィルターの汚れにより機器損失が 4 m 増加すると仮定しています。 これらは仮定の設計シナリオであり、フィルターの保守限界やポンプ購入仕様ではありません。

この表は、設置したポンプがすべての行で 36 m³/h を維持すると予測するものではありません。 維持するために必要な条件を示しています。 シナリオを実際のポンプ曲線と機器の許容圧力に照らして比較します。 一区画の運転も別途計算してください。流量の低下は損失を変え、不適切な制御構成では過大な圧力を生じさせる可能性があります。

提案構成でのポンプ曲線を求める

流量軸で 36 m³/h、水頭軸で 41 m を確認します。 供給元に、予定するポンプ、羽根車または段数、回転速度、試験条件に対応する曲線を明示してもらい、ほかの運転シナリオも確認します。 Rivulis の運転点の例は、ポンプ選定時に流量と水頭を併せて考える理由を示しています。

実際の運転点は、ポンプとシステム抵抗の両方で決まります。 最大流量と最大揚程の表示は、通常、異なる条件を表し、同時に達成できる出力の保証ではありません。 重要な各運転条件での効率、必要電力、メーカーの許容運転範囲を求めてください。 可変速は変化する需要への対応に役立ちますが、最低速度、モーター冷却、調整、利用可能揚程も確認が必要です。

使用条件を受け入れる前に、吸込条件を確認する

吐出側の運転条件を満たしても、水がポンプ入口に適切に到達することは確認できません。 設計者に、運転範囲全体で利用可能な正味吸込ヘッド NPSH available を、選定ポンプの必要な正味吸込ヘッド NPSH required と指定の余裕値に照らして比較するよう依頼します。 水温、現地の大気条件、取水配置、水位、吸込損失が評価に影響します。

すべての灌漑ポンプに共通する許容吸上げ高さはありません。 取水口にも、十分な水没深さと、空気侵入・閉塞への保護が必要です。 地上ポンプ、水中ポンプ、井戸用タービンポンプには、異なる設置要件があります。 ワークシートの合計静揚水高 12 m を、地上ポンプが吸込みで水を 12 m 持ち上げられるという説明に変えないでください。

モーターサイズを推測せず水動力を推定

密度 1,000 kg/m³、重力加速度 9.81 m/s² と仮定した水について、例の流量は 36 ÷ 3,600 = 0.010 m³/s。 水動力は 1,000 × 9.81 × 0.010 × 41 ÷ 1,000 = 4.02 kW。 これは水に伝達された動力であり、電気入力やモーター定格ではありません。 実際の入力は、ポンプ、モーター、ドライブの効率にも依存します。 NDSU Extensionの灌漑ポンプ指針 ポンプ曲線・吸込制約とともに、水動力と軸動力の違いを説明しています。 一律の効率百分率ではなく、機器データを使ってください。

試運転で流量と圧力を一緒に検証する

指定のゾーン組み合わせを運転し、水源水位、ポンプ回転速度、計器積算値、特定した点での圧力を記録してください。 独自の測定例として、15 分間に 9 m³ 増加すると、次になります： 9 × 60 ÷ 15 = 36 m³/h。 条件が安定してから、正しく設置され、作動範囲内にある水量計を用いて再試験します。

ミネソタ大学普及部 流量と圧力を測定し、一定時間内の体積から平均流量を求めることを推奨しています。 ポンプ出口の圧力計だけでは、重要な吐出器の残留圧力は確認できません。 同様に、その値を 41 m TDH と直接比較すると、吸込条件、高さ、測定境界が異なるため、誤解を招く場合があります。

供給元に完全な受入確認シートを渡す

1. 水源の種類、測定した揚水水位、季節の最低水位、持続可能な水源水量を記録してください。
2. 区画スケジュール、同時流量、一日の供給水量、利用可能な運転時間枠を添付します。
3. 高さ、管内径、長さ、重要な出口圧力の要件を含む経路図を提供します。
4. 部品の損失を列挙し、各継手、調整器、吸込損失をどこで計上するか示します。
5. 清浄、負荷、低水位のケースと、独立した洗浄・逆洗条件を提出してください。
6. 正確なポンプ曲線、許容運転範囲、吸込評価、電源要件、制御方法を求めます。
7. 試運転・受け入れの測定点、試験条件、記録結果、受け入れ前に必要な修正について合意します。

記入したワークシートを設置記録と一緒に保管します。 測定性能が不足していたら、大きなポンプを指定する前に、記録した条件と設計上の仮定を比較します。 取水口の詰まり、予想外の配管抵抗、誤った区画スケジュールには、別の是正が必要な場合があります。

灌漑ポンプの容量選定でよくある質問

面積だけでポンプの仕様を選定できますか？

面積は水需要の計算に役立ちますが、同時流量、標高、損失、出口圧力は定まりません。 同じ面積の農場二つでも、必要な運転点は大きく異なる場合があります。 水収支とゾーン配置から始め、その後、水理経路を計算してください。

大きなモーターを選べば送水量が増えることが保証されるか？

いいえ。 送水流量は、ポンプ曲線とシステム条件に依存します。 変更していない同じポンプに大きなモーターを付けても、曲線が自動的に変わるわけではありません。 過大なポンプには追加の圧力制御が必要になる場合もあるため、ポンプ全体とシステムを併せて評価してください。

全揚程に固定の割合を加えるべきですか？

説明のない割合ではなく、明確な条件を使います。 水位低下、許容されるフィルター負荷、その他の想定可能な変化を数量化し、供給元と評価します。 ここでの 41–48 m の範囲は、その手順を示すもので、共通の予備量を指定するものではありません。

IRRINEX 部品の相談には、流量計画、揚程ワークシート、水質分析を次の窓口から送付します： お問い合わせページ。 計算を完了するため、選定したホース、フィルター、バルブのデータを依頼します。 この記事の数値例は計画の演習であり、農場で使うポンプや部品を認証するものではありません。